有機覆蓋物厚度對藍莓園土壤和果實性狀的影響

，

（1.貴州省林業科技推廣總站，貴州 貴陽 550001；2.貴州大學 林學院，貴州 貴陽 550025）

藍莓Vaccinium corymbosum系杜鵑花科Ericaceae越橘屬Vaccinium灌木，因其果實富含花青素、維生素C 等抗氧化物質，受消費者青睞。吉林農業大學李亞東團隊在20 世紀80年代率先開展了藍莓引種、栽培、所含營養物質等方面的研究。21世紀初，貴州省麻江縣成功引種了兔眼藍莓，主栽品種包括‘圓藍’‘燦爛’‘頂峰’‘芭爾德溫’‘杰兔’‘粉藍’等。

研究人員圍繞藍莓種質資源、栽培生理[1-2]、水肥管理[3]、測土配方[4]、逆境響應[5]、營養價值[6]等方面開展了大量研究。經研究發現，藍莓無根毛，是淺根性須根系植物[7]，根系生長發育和吸收能力受土壤理化性狀影響大，在濕潤、疏松、有機質含量高的土壤中種植，其表現較好。生產中，通常在種植前加入適量泥炭土、松林腐殖土等進行土壤改良，提高土壤有機質含量和通透性。用農作物秸稈進行果園地表覆蓋是另一種改良土壤的方法，相對而言，操作更方便，成本更低[8]，能為土壤補充部分氮素并增加有機質含量，提升土壤質量[9]，避免養分失衡[10]，減弱土壤因肥酸化程度[8]，促進土壤微生物繁殖[11]，顯著提高土壤酶活力[12-13]，改善土壤狀態，從而促進作物根系生長[14]和樹體養分積累[15]。但目前的研究多集中于探討不同有機物覆蓋對土壤的影響，關于覆蓋量的作用效果的研究報道較為鮮見。前期研究結果[16]表明，玉米秸稈覆蓋較適用于貴州山地酸性黃壤改良和促進兔眼藍莓生長。玉米秸稈半纖維素含量較多且含量變化范圍較大，且過量覆蓋對土壤有機質的增加效果并不顯著，會造成土壤有機質的無效積累[17]。文中研究了玉米秸稈覆蓋厚度與藍莓園土壤性狀、營養供應、果實性狀的相關性，以期為集約資源、提升土壤質量和改良果實性狀提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗區位于貴州省麻江縣縣郊，東經107°34′58″，北緯26°32′49″，海拔735 ～740 m，年均溫約為16 ℃，年降雨量約為1 255 mm，無霜期為296 d。供試藍莓園多為緩坡，帶狀或塊狀整地，土壤pH 為4.76 ～5.60，土層厚度大于100 cm。

1.2 供試材料

供試藍莓植株為長勢一致、花量適中的5年生兔眼藍莓品種‘燦爛’‘粉藍’‘芭爾德溫’。以粉碎的玉米秸稈為覆蓋材料，供試玉米秸稈有機質、N、P、K 含量分別為752.865、7.154、0.710、11.218g/kg。

1.3 試驗設計

試驗設4個處理，分別為5 cm（T2）、10 cm（T3）和20 cm（T4）3 種玉米秸稈覆蓋厚度，以不覆蓋為對照（T1）。試驗采用隨機區組設計，每處理3次重復，每重復3 株，3 個品種共計108 株，各處理間至少間隔1 株。2016年1月，將經過粉碎的玉米秸稈覆蓋于各品種藍莓植株的全壟面，田間管理措施一致。覆蓋1年后測定土壤理化性質及藍莓果實產量和品質。

1.4 試驗方法

1.4.1 土壤溫度和含水量測定

每處理隨機選擇5 個固定樣點，每隔7 d（遇雨天順延），于距地表10cm 處，采用埋溫度計法測定土壤溫度，記錄時間為9:00、11:00、13:00、15:00、17:00。同日采用燃燒法測定土壤含水量。土壤含水量和溫度月變化取各月平均值，土壤日平均溫度變化取當月每日相同時間點所測溫度的平均值。

1.4.2 土壤理化性質測定

覆蓋1年后，用土鉆取土，每重復選擇2 個取樣點，每處理3 次重復，采樣深度為0 ～20 cm，混合后帶回實驗室測定。土壤密度采用環刀法測定；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化容量法測定；土壤全氮和水解氮含量分別采用堿解擴散法、半微量凱氏法測定；土壤有效磷和全磷含量分別采用碳酸氫鈉浸提法、酸溶-鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀和全鉀含量分別采用乙酸銨浸提-火焰光度法、酸溶-火焰光度法測定。

1.4.3 果實產量和品質測定

在5—6月果實著色期記錄單株結果數，在7月盛果期采集成熟果實，每重復采集20 顆，測定單果質量、果實縱橫徑及果實品質指標。

果實品質指標中，花青素含量采用鹽酸-甲醇法測定，SOD 活性采用氮藍四唑法測定，維生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可滴定酸含量采用酸堿滴定法測定。

計算單株產量和糖酸比。單株產量為結果數和單果質量的乘積，糖酸比為可溶性糖含量和可滴定酸含量的比值。

1.5 數據處理

試驗數據使用Excel 軟件進行預處理及繪圖，使用SPSS 25.0 軟件進行LSD 多重比較和Pearson相關性分析，采用隸屬函數法進行綜合評定[18-19]。累加隸屬函數值后，求得隸屬度平均值，據此排序，值大為優。隸屬函數計算公式為

式中：Ui為參與綜合評價的藍莓果實性狀指標i的隸屬函數值，Xi為指標i的測定值，Xmin和Xmax分別為指標i所有處理中的最小值和最大值。

2 結果與分析

2.1 玉米秸稈地表覆蓋厚度對土壤性質的影響

2.1.1 對土壤含水量的影響

不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后土壤含水量的年變化情況如圖1所示。由圖1可見，不同厚度玉米秸稈覆蓋地表對藍莓果園土壤含水量產生了顯著影響。隨著玉米秸稈覆蓋厚度的增加，土壤含水量遞增。尤其是在5—7月藍莓植株旺盛生長和盛果期，處理間土壤含水量差異顯著（P＜0.05），T2、T3、T4 處理土壤年平均含水量分別為對照T1 的1.21、1.33、1.39 倍，玉米秸稈覆蓋后保水效果顯著。說明隨著覆蓋厚度的增加，地面覆蓋對果園土壤的持水效果愈發明顯。

圖1 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后土壤月平均含水量的變化Fig.1 Variation of average monthly soil moisture contents treated with different thickness cornstalk mulching

2.1.2 對土壤溫度的影響

不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后土壤溫度的年變化情況如圖2所示。由圖2可見，不同厚度玉米秸稈覆蓋地表對藍莓果園土壤溫度產生了顯著影響。隨著玉米秸稈覆蓋厚度的增加，土壤溫度年變化趨勢變緩。

圖2 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后土壤月平均溫度的變化Fig.2 Variation of average monthly soil temperatures treated with different thickness cornstalk mulching

在3—9月，土壤溫度高于15 ℃，玉米秸稈地表覆蓋可顯著降低土壤溫度，在夏季午間（13:00）降溫作用尤其顯著（圖3）。

圖3 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后7月土壤日平均溫度的變化Fig.3 Variation of average daily soil temperatures treated with different thickness cornstalk mulching in July

10月，各處理土壤溫度為15 ～16 ℃，無顯著差異；11月，覆蓋后土壤日平均溫度顯著高于T1（圖4），且溫度日變化曲線變緩，T2 與T3 處理間無顯著差異，T4 保溫效果顯著。說明隨著覆蓋厚度的增加，地面覆蓋對果園土壤的維溫效果愈發明顯。

圖4 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后11月土壤日平均溫度的變化Fig.4 Variation of average daily soil temperatures treated with different thickness cornstalk mulching in November

2.1.3 對土壤理化性質的影響

不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后土壤的各理化指標見表1。由表1可知，地表覆蓋玉米秸稈顯著提高了藍莓果園土壤有機質含量及養分全量和有效含量，且均隨著秸稈覆蓋厚度的增加而增加。與未覆蓋處理相比較，地表覆蓋玉米秸稈的土壤有機質含量為未覆蓋的1.36 ～1.84倍，土壤水解氮含量增加了18.82%～94.01%，全氮含量增加了36.40%～80.26%，有效磷含量增加了50.45%～97.80%，全磷含量增加了27.40%～54.07%，速效鉀含量增加了23.79%～54.99%，全鉀含量增加了6.51%～59.05%，5 ～10 cm 覆蓋厚度土壤養分含量增加幅度大于10 ～20 cm。秸稈覆蓋顯著降低了土壤密度，T2、T3、T4 處理土壤密度分別比T1 下降了0.58%、14.53%、23.26%。多重比較分析結果顯示，處理間有機質和養分含量差異顯著。

表1 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后藍莓園土壤的理化性質?Table 1 The physical and chemical properties of soil treated with different thickness cornstalk mulching in blueberry orchard

藍莓園土壤的理化性質與玉米秸桿覆蓋厚度的相關性見表2。由表2可知，玉米秸稈覆蓋厚度與土壤有機質含量、水解氮含量、全氮含量、全鉀含量呈顯著正相關，與土壤密度呈顯著負相關。

表2 藍莓園土壤的理化性質與玉米秸稈覆蓋厚度的相關性?Table 2 Correlation between the physical and chemical properties of blueberry orchard soil and the thickness of cornstalk mulching

2.2 玉米秸稈地表覆蓋厚度對藍莓產量性狀的影響

不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后藍莓果實的外觀性狀和產量見表3，果實外觀性狀和產量與覆蓋厚度的相關性見表4。由表3～4 可知，地表覆蓋玉米秸稈提高了藍莓果實縱橫徑和單果質量，覆蓋后3 個品種藍莓的單株產量得到顯著提升，且與覆蓋厚度呈極顯著正相關。各品種對不同覆蓋厚度的響應各異。3 個藍莓品種中，‘燦爛’對覆蓋厚度較敏感，果實縱橫徑、單果質量均與覆蓋厚度呈顯著或極顯著正相關。5 cm 覆蓋厚度下，3個品種的單株產量均顯著高于對照，‘粉藍’和‘芭爾德溫’的果實橫徑比對照提升6.01%和4.61%，且差異顯著。10 cm 覆蓋厚度下，‘芭爾德溫’的果實縱橫徑和單果質量達峰值，‘燦爛’的果實縱橫徑、單果質量和產量進一步提升，分別顯著高出對照4.73%、4.77%、48.62%和15.63%。10 ～20 cm 覆蓋厚度下，藍莓果實產量性狀增加幅度漸減，20 與10 cm 覆蓋厚度下果實的產量性狀無顯著差異。

表3 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后藍莓果實的外觀性狀和產量Table 3 The appearance character and yield of blueberry fruit treated with different thickness cornstalk mulching

表4 藍莓果實外觀性狀和產量與玉米秸稈覆蓋厚度的相關性Table 4 Correlation between the appearance character, yield of blueberry fruit and the thickness of cornstalk mulching

2.3 玉米秸稈地表覆蓋厚度對藍莓果實品質的影響

不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后藍莓果實的品質見表5，藍莓果實品質與覆蓋厚度的相關性見表6。由表5可知，總體來看，在玉米秸稈覆蓋處理中，3 個藍莓品種果實的花青素、維生素C 和可溶性蛋白含量均得到了顯著提升，尤其是花青素和維生素C 含量表現敏感，在5 cm 厚度覆蓋時即得到大幅提升，且與覆蓋厚度呈極顯著正相關，其余指標不同品種的響應各異，表現出品種間差異性特征。除了SOD 活性，地表覆蓋秸稈顯著提升了‘燦爛’果實的花青素含量、維生素C 含量、可溶性蛋白含量和糖酸比4 個關鍵指標，且與覆蓋厚度呈極顯著正相關。其中，花青素含量較對照提高了140.98% ～155.74%，覆蓋厚度10、20 cm 處理與覆蓋厚度5 cm 處理和對照差異顯著；維生素C 含量提高了64.29%～103.57%，可溶性蛋白含量提升了9.30%～32.56%，糖酸比提高了0.96%～96.30%。覆蓋厚度5、10 cm 處理間，各指標上升較快，覆蓋厚度10、20 cm 處理間各指標差異不顯著。

表5 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后藍莓果實的品質Table 5 The quality of blueberry fruit treated with different thickness cornstalk mulching

表6 藍莓果實品質與玉米秸稈覆蓋厚度的相關性Table 6 Correlation between blueberry fruit quality and cornstalk mulching thickness

2.4 玉米秸稈地表覆蓋厚度對藍莓果實性狀影響的綜合評價

因玉米秸稈地表覆蓋厚度對不同藍莓品種果實性狀的影響各異，為全面評價其綜合表現，剔除存在重疊信息且與覆蓋厚度無極顯著相關性的果實縱徑和SOD 活性，利用其他指標進行綜合評價，結果見表7。由表7可知，根據3 個藍莓品種各性狀指標的綜合排名由前到后，各處理依次均為T4、T3、T2、T1，覆蓋的綜合評價結果均優于對照。在地表覆蓋10 cm 玉米秸稈后，‘燦爛’和‘粉藍’果實各性狀指標隸屬度的平均值均大于0.8，覆蓋厚度增加后增長幅度減緩。在5 ～20 cm覆蓋厚度下，‘芭爾德溫’果實各性狀指標隸屬度的平均值在各處理間呈梯度增長，但均低于覆蓋厚度的增加幅度。

表7 不同厚度玉米秸稈覆蓋地表后藍莓果實各性狀指標的隸屬度及排序Table 7 Membership degrees and sorting result of each character index of blueberry fruit treated with different mulching thickness

3 結論與討論

本研究中結果表明，10 cm 的玉米秸稈地表覆蓋厚度即可滿足3 個藍莓品種生產所需。經采用隸屬函數法分析可知，各覆蓋厚度下3 個藍莓品種的綜合評定排名均隨著覆蓋厚度的增加而提升。結合隸屬度平均值提升幅度、藍莓果實性狀與覆蓋厚度的相關關系可知，覆蓋厚度10 cm 即可滿足‘燦爛’和‘粉藍’果實生長所需，而‘芭爾德溫’在覆蓋厚度0 ～20 cm 條件下，覆蓋厚度越大，果實性狀越好，但因果實性狀指標提升幅度漸減，建議覆蓋厚度不超過20 cm，亦可根據品種和經營目的而調整覆蓋厚度。

3.1 有機物覆蓋厚度對藍莓園土壤性質的影響

有機物覆蓋地面太厚會影響土壤的通透性，增加土壤黏度，不利于藍莓根系發育，覆蓋太薄則達不到固水保墑、控制雜草的效果[20]。本研究結果表明，玉米秸稈覆蓋地表顯著提升了土壤含水量，減緩土壤溫度變化趨勢，且隨著覆蓋厚度的增加，維溫持水效果更加明顯，可以減緩極端溫度對藍莓根系的傷害，與劉紅弟等[21]的研究結果相同。較為穩定的土壤含水量及溫度，增強了土壤微生物活性，加快了玉米秸稈的降解速度，從而降低了上層土壤（0 ～20 cm）密度。有機物覆蓋厚度與土壤密度呈極顯著負相關，10 cm 覆蓋厚度即可顯著降低土壤密度。與徐瑩瑩等[22]的研究結果相似，地表覆蓋顯著提高了土壤養分全量和有效含量。本研究中結果表明，土壤有機質、水解氮、全氮、全鉀含量與玉米秸稈覆蓋厚度呈顯著正相關，在不同厚度覆蓋處理下土壤有機質、水解氮、全氮、有效磷、全鉀含量差異顯著，說明玉米秸稈覆蓋地表時，土壤有機質、氮元素釋放速度最快，鉀、磷次之?？赡芤驗楦采w物種類和土壤質地的不同，養分釋放速度與陳尚洪等[23]的研究結果不一致。

3.2 有機物覆蓋厚度對藍莓產量的影響

藍莓生長易受土壤的溫度、含水量和養分庫容的影響，不同品系對土壤狀態要求不同[24]，兔眼藍莓較敏感。3 個藍莓品種的單株產量均與覆蓋厚度呈極顯著正相關，5 cm 玉米秸稈覆蓋厚度即可顯著提升藍莓單株產量，同時，藍莓果實形態和單果質量對覆蓋厚度的響應在各品種間存在差異。覆蓋厚度為5 cm 時，‘粉藍’和‘芭爾德溫’果實橫徑較對照顯著增加，與20 cm 覆蓋處理無顯著差異。‘燦爛’果實縱橫徑和單果質量與覆蓋厚度呈極顯著正相關，覆蓋厚度為10 cm 時，‘燦爛’單果質量和果實縱橫徑顯著高于對照。說明增加有機物覆蓋厚度有利于藍莓果實體積和單果質量的增加，同時有利于藍莓坐果，進而提升產量，但20 cm 覆蓋厚度比10 cm 覆蓋厚度對藍莓產量、果實體積和單果質量的提升幅度不如10 cm 覆蓋厚度比對照的提升幅度。

3.3 有機物覆蓋厚度對藍莓果實品質的影響

藍莓果實糖酸比為果實風味的重要指標，糖酸比越高口感越甜，花青素、SOD、維生素C 為抗氧化物質，可溶性蛋白與酶活力相關，糖酸比、花青素含量、SOD 活性、維生素C 含量、可溶性蛋白含量均對藍莓果實品質有著正向作用。除SOD 活性和‘芭爾德溫’的糖酸比外，3 個品種果實的上述指標均與玉米秸稈覆蓋厚度呈極顯著正相關?！疇N爛’果實的花青素含量、維生素C 含量、可溶性蛋白含量、糖酸比在覆蓋厚度為10 cm 時，均顯著高于對照，且20 cm 覆蓋厚度下果實品質與10 cm 覆蓋厚度無顯著差異；‘粉藍’果實的可溶性蛋白含量和糖酸比在覆蓋厚度為10 cm 時，即達峰值，SOD 活性、花青素含量、維生素C 含量隨覆蓋厚度增加而增加，但增加幅度漸緩；覆蓋后‘芭爾德溫’果實的SOD 活性、糖酸比略有降低，但無顯著差異，覆蓋厚度為10 cm時果實花青素含量、可溶性蛋白含量較對照有顯著提升。地表覆蓋能顯著提升藍莓果實品質，且‘粉藍’和‘燦爛’果實品質對不同覆蓋厚度的響應較為明顯，處理間差異顯著，‘芭爾德溫’果實花青素含量和維生素C 含量這2 個關鍵果實品質指標在20 cm 覆蓋厚度下分別提升了2.17 和6.71 倍，均顯著高于對照。經過覆蓋，‘燦爛’鮮果具有更好的口感（糖酸比大于10），故建議以鮮果采摘為經營目的時，‘燦爛’藍莓地表覆蓋10 ～20 cm 玉米秸稈。

可能由于生物學習性的不同，3 個品種測定指標對覆蓋厚度的響應表現出品種間的差異性，按照其在試驗地區的生長勢表現由優到劣排序，3 個品種依次為‘燦爛’‘芭爾德溫’‘粉藍’。‘燦爛’果形適中且較早熟，盛果期為7月中上旬；‘粉藍’果小且較晚熟，盛果期為7月下旬；‘芭爾德溫’果大且晚熟，盛果期為7月末—8月?！鬯{’枝條直立生長且樹叢緊湊，‘燦爛’和‘芭爾德溫’樹形開張且長勢強，果期光照充足，有利于果實品質的提升。3 個品種中，‘芭爾德溫’蒸騰速率較低，耐旱性強[25]，因而其產量和品質對覆蓋厚度的響應不若前兩者靈敏。

過量施肥易引起樹體受損，不利于可持續經營，地表覆蓋在改善土壤性狀的同時，可提高肥料利用率，減少肥料用量[8,26]。本研究結果揭示了有機物覆蓋厚度對土壤性質、藍莓產量、果實品質的影響，但因受土壤質地、藍莓品種、覆蓋物種類等因子的影響，該結果具有一定局限性，僅對條件相似的基地管理具有參考意義。由于覆蓋時間較短，未能探討有機物覆蓋厚度對深層土壤的作用，為達到經濟效益和環境利益的雙重保障，應進一步結合肥料減施、覆蓋量及覆蓋時間開展研究。